水利工程大體積混凝土施工技術(shù)探析

楊 立 新

(河南省水利第一工程局，河南 鄭州　450000)

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水利工程大體積混凝土施工技術(shù)探析

楊 立 新

(河南省水利第一工程局，河南 鄭州450000)

摘要：針對(duì)水利工程中大體積混凝土開(kāi)裂的原因，提出了具體的防治措施，并從混凝土配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等方面，闡述了大體積混凝土的施工技術(shù)，有利于保證水利工程的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水利工程，大體積混凝土，抗拉強(qiáng)度，入模溫度

0引言

河壩防護(hù)工程和南水北調(diào)工程的逐步實(shí)施，我國(guó)水利工程的建設(shè)速度大大加快，大體積混凝土因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定被廣泛的應(yīng)用到堤壩基礎(chǔ)等水利工程的構(gòu)筑物中，但是由于其自身體積龐大，在混凝土固化的過(guò)程中所釋放的水化熱也較多，這樣就會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部出現(xiàn)溫差，容易造成混凝土開(kāi)裂的狀況，會(huì)影響到水利工程的質(zhì)量，帶來(lái)一定的安全隱患。

1大體積混凝土開(kāi)裂的原因

1.1大體積混凝土簡(jiǎn)介

大體積混凝土是指體積比較龐大的混凝土結(jié)構(gòu)，一般要求最短邊的尺寸不能低于1 m，如圖1所示為河壩大體積混凝土施工圖。大體積混凝土的影響因素較多，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，具有穩(wěn)定性好、承壓能力強(qiáng)、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。但由于其體積龐大，固化過(guò)程中釋放的水化熱既數(shù)量大而且還相對(duì)集中，會(huì)導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部出現(xiàn)溫差，進(jìn)而容易發(fā)生開(kāi)裂的狀況，所以要選用科學(xué)合理的大體積混凝土施工，并且要注意實(shí)施好后期的養(yǎng)護(hù)工作，保證混凝土施工的質(zhì)量。

1.2大體積混凝土發(fā)生開(kāi)裂的原因

1)水化熱帶來(lái)的影響。

圍合適距離的混凝土柱上，先通過(guò)調(diào)整拉拽鋼繩來(lái)控制倒錐體傘托結(jié)構(gòu)的方向及位置，起吊到倒錐形頂點(diǎn)與鋼管柱構(gòu)件的變徑節(jié)點(diǎn)相連時(shí)，用經(jīng)緯儀檢測(cè)底座正方形邊桿件，確定和檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)倒錐體傘托構(gòu)件的精準(zhǔn)位置，以四個(gè)角節(jié)點(diǎn)控制鋼結(jié)構(gòu)倒錐體傘托構(gòu)件的標(biāo)高。再通過(guò)拉拽鋼繩來(lái)調(diào)整倒錐體傘托結(jié)構(gòu)的位置，最后將鋼結(jié)構(gòu)倒錐體傘托構(gòu)件通過(guò)變徑節(jié)點(diǎn)與鋼管柱焊接連接。

1.7構(gòu)件校正固定焊接

倒錐形傘托構(gòu)件通過(guò)變徑節(jié)點(diǎn)與鋼管柱連接，用經(jīng)緯儀測(cè)量單體鋼結(jié)構(gòu)桿件和角節(jié)點(diǎn)，校正位置后焊接連接，焊接時(shí)先定位焊，再正式施焊，第一遍為打底焊，必須焊透，不允許有夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。經(jīng)認(rèn)真清理檢查合格后，進(jìn)行第二遍焊接。以后各遍程序相同，最后一遍為成型焊接。成型后的焊縫要求表面平整，寬度、焊波均勻，無(wú)夾渣、氣孔、焊瘤、咬肉等缺陷，并符合二級(jí)焊縫的規(guī)定。構(gòu)件固定前不得松開(kāi)吊裝索具，固定好后，摘除吊裝機(jī)具。

1.8成品檢測(cè)

當(dāng)所有倒錐形傘托構(gòu)件全部焊接完成后，進(jìn)行成品檢測(cè)，如有偏差，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2施工特點(diǎn)

使用Tekla鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行建模出圖、深化設(shè)計(jì)，而在三維模型中操縱者很容易發(fā)現(xiàn)構(gòu)件之間連接有無(wú)錯(cuò)誤，所以它保證了鋼結(jié)構(gòu)詳圖深化設(shè)計(jì)中構(gòu)件之間的正確性。

鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件按照詳圖在工廠加工制作，機(jī)械化生產(chǎn)，運(yùn)至工地就位現(xiàn)場(chǎng)拼裝，確保鋼結(jié)構(gòu)各部件的高規(guī)格和統(tǒng)一性，同時(shí)也提高了安裝效率。

工程現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)置塔吊，吊裝設(shè)備主要選擇汽車(chē)吊作業(yè)，輔助采用倒鏈進(jìn)行配合，汽車(chē)吊作業(yè)機(jī)動(dòng)性好，轉(zhuǎn)移迅速，方便調(diào)控，提高工作效率。

單體構(gòu)件造型復(fù)雜、不易獨(dú)立安裝，組拼成一個(gè)單元構(gòu)件整體安裝，減小了安裝難度。

使用單體構(gòu)件拼裝再吊裝的方法可以免去搭設(shè)腳手架，減去了高空作業(yè)，同時(shí)也降低了施工現(xiàn)場(chǎng)的操作難度，極大的降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)正裝倒置、運(yùn)用汽車(chē)吊和倒鏈的配合對(duì)大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的安裝進(jìn)行多次的研究和試驗(yàn)論證，不但減少了高空作業(yè)的難度和工程量，還降低了施工作業(yè)難度，提高了工程效率，為大跨度、異形復(fù)雜性鋼結(jié)構(gòu)施工安裝提供了方法。

大體積混凝土澆筑完成，在固化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，由于體積較大，不利于熱量的擴(kuò)散，造成混凝土內(nèi)部的溫度迅速升高，導(dǎo)致了內(nèi)外部之間的溫差，這樣就會(huì)形成比較大的溫度應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力的強(qiáng)度大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)表面開(kāi)裂的狀況。

2)混凝土收縮帶來(lái)的影響。

混凝土收縮往往發(fā)生在混凝土固化的后期，混凝土中的含水量會(huì)逐漸的減少，最終導(dǎo)致混凝土的體積逐漸的變小，在變小的過(guò)程中，若是受到較大外力的約束，在混凝土的內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力增長(zhǎng)到一定程度之后，就會(huì)有開(kāi)裂狀況出現(xiàn)。

3)其他因素帶來(lái)的影響。

除了以上兩種狀況，水利工程基礎(chǔ)發(fā)生不規(guī)則沉降也容易引起大體積混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂的狀況，而且開(kāi)裂的程度會(huì)隨著沉降的加深而變大，最后趨于穩(wěn)定。

2大體積混凝土防開(kāi)裂措施

1)采取措施降低混凝土的水化熱。

水泥水化熱占混凝土固化釋放熱量的絕大部分，所以大體積混凝土施工中所選用的水泥要求是低水化熱，而且可以根據(jù)工程的實(shí)際情況，選擇優(yōu)質(zhì)的粗骨料，并添加適量的粉煤灰，對(duì)混凝土的性質(zhì)進(jìn)行改善，通過(guò)調(diào)整水灰比來(lái)降低水泥的用量；在施工過(guò)程中，要注意控制混凝土的坍落度，對(duì)于坍落度過(guò)高的混凝土要堅(jiān)決禁止使用，同時(shí)可以在基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置冷卻管，通過(guò)循環(huán)冷卻水來(lái)降低混凝土固化所帶來(lái)的溫升。

2)降低混凝土入模溫度。

在進(jìn)行大體積混凝土施工時(shí)，一般選擇溫度適宜的季節(jié)進(jìn)行澆筑，過(guò)高或者過(guò)低的溫度均會(huì)影響到混凝土的澆筑質(zhì)量，可以在原料中加入適量的緩凝劑，并在澆筑的過(guò)程中，采取通風(fēng)措施，加快模內(nèi)熱量的擴(kuò)散。

3)強(qiáng)化溫度監(jiān)控。

在混凝土的固化過(guò)程中，要注意對(duì)混凝土內(nèi)外溫差的控制，在夏季時(shí)，要對(duì)混凝土的溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，減少混凝土在空氣中暴露的時(shí)間，并要對(duì)混凝土進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼谏w，避免水分的過(guò)度流失；在冬季時(shí)要注意對(duì)混凝土進(jìn)行保溫，采用保溫材料進(jìn)行遮蓋，防止出現(xiàn)溫度過(guò)低而影響水泥固化的狀況，更好的保證工程的順利進(jìn)行。

應(yīng)該采取合理的施工工序，保證大體積混凝土的溫度上升的均勻性，避免出現(xiàn)溫度驟升的狀況，在對(duì)混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)控時(shí)，可以引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)溫差控制的智能化管理。

4)提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

混凝土的原材料種類(lèi)比較多，而且各種添加劑也比較復(fù)雜，如果添加的量不合適，將會(huì)影響到混凝土的抗拉強(qiáng)度，給工程帶來(lái)安全隱患，所以在進(jìn)行混凝土的攪拌過(guò)程中，要注意把握好各種原材料及添加劑的配比及用量，確?；炷辆哂休^高的抗拉強(qiáng)度。在混凝土的澆筑過(guò)程中，可以采用適當(dāng)?shù)幕於扰浣?，改善原有的?yīng)力分布，避免出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂的狀況。在混凝土澆筑施工完成后，要及時(shí)進(jìn)行混凝土的保養(yǎng)工作，適時(shí)合理的保養(yǎng)作業(yè)，可以增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度。

3水利工程大體積混凝土施工技術(shù)

3.1合理優(yōu)化混凝土配合比

1)合理選擇混凝土原材料。作為混凝土中最為重要的一種原材料，水泥的優(yōu)劣將很大程度上影響著混凝土的抗拉強(qiáng)度，要保證施工過(guò)程中所使用的水泥各項(xiàng)指標(biāo)滿足工程的需求，在此基礎(chǔ)上，要盡量選擇水化熱低的水泥，比如低熱硅酸鹽水泥等，這樣可以減少混凝土固化過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2)合理選擇原材料的配合比。在進(jìn)行原材料配合比的選擇時(shí)，要從混凝土的水化熱、抗拉強(qiáng)度、穩(wěn)定性等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，要滿足以下幾方面的內(nèi)容：第一，要在滿足工程對(duì)混凝土強(qiáng)度要求的前提下，盡量的降低固化過(guò)程中的水化熱；第二，要在滿足混凝土強(qiáng)度和易性的基礎(chǔ)上，減少砂子的用量，較少出現(xiàn)混凝土變形的風(fēng)險(xiǎn)；第三，合理的使用混凝劑，適當(dāng)?shù)臏p少混凝土的用水量。

3.2混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸

混凝土的生產(chǎn)要嚴(yán)格的按照相關(guān)的規(guī)程進(jìn)行，在使用前，還需要進(jìn)行混凝土各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，使其能滿足工程施工的需求，需要采用專(zhuān)門(mén)的運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行混凝土的運(yùn)輸，并且在運(yùn)輸過(guò)程中，一直處在攪拌的狀態(tài)，保證混凝土處在最佳的備用狀態(tài)，若是在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)混凝土已經(jīng)不適合工程使用，則應(yīng)立即停止使用，以免影響到水利工程的質(zhì)量。

3.3混凝土的澆筑

在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，要按照一定的工序進(jìn)行施工，一般采取分層澆筑的方式，傳統(tǒng)的澆筑習(xí)慣為由低到高的順序進(jìn)行，并沿著混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)邊一側(cè)向短邊一側(cè)進(jìn)行作業(yè)，如果能保證混凝土的供應(yīng)量，也可以采取多側(cè)同時(shí)澆筑的方式，這樣可以顯著的提高工作效率，為了保證施工的質(zhì)量，需要控制好各層的澆筑厚度，一般控制在60 cm左右。也可以采取一次性澆筑的方式，但是要注意控制澆筑時(shí)間，因?yàn)槿绻麧仓r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)容易出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂的狀況。若是有施工縫出現(xiàn)，則需要進(jìn)行及時(shí)的振搗，并合理的控制振搗的力度，保證澆筑過(guò)程的連續(xù)性，使得施工縫能得到有效的修復(fù)。

若是遇到特殊的天氣，例如低溫、高溫、大風(fēng)等極端的天氣情況，要采取相應(yīng)的技術(shù)性措施來(lái)保證大體積混凝土施工的質(zhì)量，過(guò)熱的天氣條件下，一般采用降溫加水的方式來(lái)維持混凝土的溫度，將其控制在30 ℃以下，而在低溫的天氣下，需要采取熱水?dāng)嚢?、加熱集合材料的方式?lái)提高混凝土的入模溫度，要保證溫度在5 ℃以上，在澆筑完成后，要立即使用塑料薄膜和恒溫材料進(jìn)行保溫護(hù)理工作。若是在大風(fēng)天氣下進(jìn)行作業(yè)，則需要采取防風(fēng)措施，增加對(duì)混凝土的模壓頻率，并在澆筑結(jié)束后立即使用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，防止發(fā)生過(guò)快風(fēng)干的狀況。

3.4混凝土的振搗

要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)程進(jìn)行混凝土的振搗，以免發(fā)生漏搗或者是振搗力度過(guò)大的現(xiàn)象，在實(shí)際的工程中，要根據(jù)實(shí)際情況，合理的控制振搗的力度，并注意選擇適宜的位置，避免出現(xiàn)漏搗或者是鋼筋等部件移位的狀況，此處的鋼筋相對(duì)集中，需要格外注意基梁的交叉部位的振搗，要按照相應(yīng)的操作規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行。

3.5混凝土找平

在進(jìn)行找平施工時(shí)，可以先將附漿在某一處進(jìn)行聚集，采取人工清除的方式進(jìn)行去除，然后進(jìn)行混凝土的初次找平，將平整度控制在合理的范圍內(nèi)，在混凝土完全固化之前進(jìn)行二次找平，主

On right-handed inversion method for large-span special steel structure

Gong Yongsheng

(ShanxiLiujianGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Key words:large-span, steel structure, cone, welding

Abstract:Combining with the experience, the paper explores the right-handed inversion method of the large-span special steel structure from the acceptance of the material components of steel structures, establishment of the operation platform, welding of single components, and inversion of components, and sums up the technical features of the construction, so as to provide some reference for the special long-span steel structure construction.

文章編號(hào)：1009-6825(2016)14-0091-03

收稿日期：2016-03-03

作者簡(jiǎn)介：楊立新(1967- )，男，高級(jí)工程師

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A